JP2017211475A - Observation optical system and observation device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示素子に表示された画像を観察する観察装置に好適な観察光学系に関する。 The present invention relates to an observation optical system suitable for an observation apparatus for observing an image displayed on an image display element.
ヘッドマウントディスプレイ等の観察装置においては、高い臨場感が求められるため、広視野角でありながら高い光学性能を有する観察光学系を備えることが望ましい。さらに、観察光学系の軽量化が求められている。従来、フレネルレンズを用いて軽量化を図った観察光学系が知られている（特許文献１）。 In an observation apparatus such as a head-mounted display, a high sense of realism is required. Therefore, it is desirable to provide an observation optical system having high optical performance while having a wide viewing angle. Furthermore, the weight reduction of the observation optical system is required. Conventionally, an observation optical system that uses a Fresnel lens to reduce the weight is known (Patent Document 1).
一般に、広視野角の観察光学系においては、レンズ素子に対して光線が広い角度で入射するため、フレネルレンズの各輪帯の壁面で不要光が発生し、画質が低下しやすくなる。また、観察面側にフレネルレンズを配置すると、フレネルレンズにゴミが付着したり、キズが付いたりして、画質が低下しやすくなる。 In general, in an observation optical system with a wide viewing angle, light rays are incident on a lens element at a wide angle. Therefore, unnecessary light is generated on the wall surface of each annular zone of the Fresnel lens, and the image quality is likely to deteriorate. In addition, if a Fresnel lens is disposed on the observation surface side, dust is attached to the Fresnel lens or scratches are formed, and the image quality is liable to deteriorate.
本発明は、広視野角でありながら高い光学性能を有する軽量な観察光学系を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lightweight observation optical system having high optical performance while having a wide viewing angle.
本発明の観察光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、観察面側から画像表示面側へ順に、正の屈折力のレンズと、少なくとも１つのフレネルレンズとを有することを特徴としている。 An observation optical system of the present invention is an observation optical system for observing an image displayed on an image display surface, and in order from the observation surface side to the image display surface side, a lens having a positive refractive power and at least one lens It has a Fresnel lens.
本発明によれば、広視野角でありながら高い光学性能を有する軽量な観察光学系が得られる。 According to the present invention, a lightweight observation optical system having high optical performance while having a wide viewing angle can be obtained.
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の観察光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するための光学系である。観察光学系は、観察面側から画像表示面側へ順に正の屈折力の第１レンズと、少なくとも１つのフレネルレンズを有している。そして少なくとも１つのフレネルレンズは、輪帯ピッチが中心（光軸上）から周辺に行くに従って小さくなるフレネルレンズを含む。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The observation optical system of the present invention is an optical system for observing an image displayed on an image display surface. The observation optical system includes a first lens having a positive refractive power and at least one Fresnel lens in order from the observation surface side to the image display surface side. The at least one Fresnel lens includes a Fresnel lens whose ring pitch decreases from the center (on the optical axis) to the periphery.
図１は本発明の実施例１の観察光学系を有する観察装置のレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の観察光学系のアイレリーフ１０ｍｍとアイレリーフ２０ｍｍにおける縦収差図である。図３は本発明の実施例２の観察光学系を有する観察装置のレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の観察光学系のアイレリーフ１０ｍｍとアイレリーフ２０ｍｍにおける縦収差図である。 FIG. 1 is a lens cross-sectional view of an observation apparatus having an observation optical system according to Example 1 of the present invention. FIGS. 2A and 2B are longitudinal aberration diagrams of the observation optical system according to Example 1 of the present invention at an eye relief of 10 mm and an eye relief of 20 mm. FIG. 3 is a lens cross-sectional view of an observation apparatus having an observation optical system according to Example 2 of the present invention. 4A and 4B are longitudinal aberration diagrams of the observation optical system according to Example 2 of the present invention at an eye relief of 10 mm and an eye relief of 20 mm.
図５は本発明の実施例３の観察光学系を有する観察装置のレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の観察光学系のアイレリーフ１０ｍｍとアイレリーフ２０ｍｍにおける縦収差図である。図７は本発明の実施例４の観察光学系を有する観察装置のレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４の観察光学系のアイレリーフ１０ｍｍとアイレリーフ２０ｍｍにおける縦収差図である。 FIG. 5 is a lens cross-sectional view of an observation apparatus having an observation optical system according to Example 3 of the present invention. 6A and 6B are longitudinal aberration diagrams of the observation optical system according to Example 3 of the present invention at an eye relief of 10 mm and an eye relief of 20 mm. FIG. 7 is a lens cross-sectional view of an observation apparatus having an observation optical system according to Example 4 of the present invention. FIGS. 8A and 8B are longitudinal aberration diagrams of the observation optical system of Example 4 of the present invention when the eye relief is 10 mm and the eye relief is 20 mm.
図９は本発明の実施例５の観察光学系を有する観察装置のレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例５の観察光学系のアイレリーフ１０ｍｍとアイレリーフ２０ｍｍにおける縦収差図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の観察光学系におけるフレネルレンズの各輪帯における壁面高さによる照明解析の説明図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は０．３ｍｍピッチのフレネルレンズによる観察視野画像の説明図である。図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明に係るフレネルレンズの説明図である。 FIG. 9 is a lens cross-sectional view of an observation apparatus having an observation optical system according to Example 5 of the present invention. FIGS. 10A and 10B are longitudinal aberration diagrams of the observation optical system according to Example 5 of the present invention at an eye relief of 10 mm and an eye relief of 20 mm. FIGS. 11A, 11B, and 11C are explanatory diagrams of illumination analysis based on the wall surface height in each annular zone of the Fresnel lens in the observation optical system of the present invention. FIGS. 12A and 12B are explanatory views of an observation visual field image by a Fresnel lens having a pitch of 0.3 mm. 13A, 13B, and 13C are explanatory diagrams of a Fresnel lens according to the present invention.
レンズ断面図において、Ｌ０は観察光学系であり、正の屈折力の第１レンズ（正レンズ）ＬＰと少なくとも１つのフレネルレンズを有する。ここで第１レンズＬＰはレンズ面が曲率を有した曲面であり、該曲面で屈折作用をするレンズであって、フレネルレンズは含まれない。ＩＤは画像表示面であり、例えば液晶表示素子ＩＤ１が配置される。ＳＰは観察面であり、観察者の瞳が位置する。観察面ＳＰには絞りＳＰ１が配置される場合もある。 In the lens cross-sectional view, L0 is an observation optical system having a first lens (positive lens) LP having a positive refractive power and at least one Fresnel lens. Here, the first lens LP is a curved surface having a curved lens surface, and is a lens that refracts on the curved surface, and does not include a Fresnel lens. ID is an image display surface, for example, liquid crystal display element ID1 is arranged. SP is an observation surface where an observer's pupil is located. A stop SP1 may be disposed on the observation surface SP.
各実施例のレンズ断面図において、アイレリーフは、光軸上における、アイポイントと最も観察側のレンズ面の間隔を表す。なお、収差の評価については、画像表示面から光線を飛ばした観察面側での収差と、観察面側から光線を飛ばして画像表示面上での収差は一対一で対応するため、便宜上、画像表示面上での収差を評価している。また、各実施例の開口絞り径は、人間の瞳径の一例として３．５ｍｍに設定している。 In the lens cross-sectional views of the respective examples, the eye relief represents the distance between the eye point and the most observing lens surface on the optical axis. For the evaluation of the aberration, the aberration on the observation surface side where the light ray is blown from the image display surface and the aberration on the image display surface where the light ray is blown from the observation surface side have a one-to-one correspondence. The aberration on the display surface is evaluated. Moreover, the aperture stop diameter of each embodiment is set to 3.5 mm as an example of a human pupil diameter.
各実施例に係る観察光学系は正の屈折力の第１レンズＬＰと１枚以上のフレネルレンズを有する。フレネルレンズは、図１３に示すように、曲率半径ｒのレンズ面を同心円状の複数の輪帯に分割した形状を有する。また、フレネルレンズは、断面形状が鋸歯型のプリズムＦＰを同心円状に並べた形状を有する。各輪帯を構成するプリズムＦＰは、レンズ面（光屈折面、格子面）の角度が互いに異なる。またフレネルレンズの輪帯ピッチＰは中心（光軸上）から周辺に向かって小さくなっている。Ｈは各輪帯の壁面高さである。 The observation optical system according to each example includes a first lens LP having a positive refractive power and one or more Fresnel lenses. As shown in FIG. 13, the Fresnel lens has a shape in which a lens surface having a radius of curvature r is divided into a plurality of concentric annular zones. In addition, the Fresnel lens has a shape in which saw-toothed prisms FP having a cross-sectional shape are arranged concentrically. The prisms FP constituting each annular zone have different lens surface (light refracting surface, grating surface) angles. Further, the annular pitch P of the Fresnel lens decreases from the center (on the optical axis) toward the periphery. H is the wall surface height of each ring zone.
後述する数値データにおいて、フレネルレンズ面Ｆｒｅにおける曲率半径ｒは図１３（Ａ）に示すレンズ面の曲率半径ｒに相当する。フレネルレンズ面の焦点距離を求めるときのパラメータの１つは通常のレンズの焦点距離を求めるのと同様に曲率半径ｒを用いている。フレネルレンズの焦点距離ｆと板厚（中心厚）、有効寸法（有効径）ｗ、ｖ等は図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示すとおりである。後述する条件式におけるフレネルレンズ面Ｆｒｅの曲率半径はフレネルレンズとする前のレンズ面の曲率半径ｒを用いている。 In numerical data to be described later, the radius of curvature r on the Fresnel lens surface Fre corresponds to the radius of curvature r of the lens surface shown in FIG. One of the parameters for determining the focal length of the Fresnel lens surface uses the radius of curvature r as in the case of determining the focal length of a normal lens. The focal length f, plate thickness (center thickness), effective dimensions (effective diameter) w, v, etc. of the Fresnel lens are as shown in FIGS. 13B and 13C. The curvature radius r of the lens surface before the Fresnel lens is used as the curvature radius of the Fresnel lens surface Fre in a conditional expression described later.
各実施例の観察光学系では、最も観察面ＳＰ側に正の屈折力の第１レンズＬＰを配置することで、フレネルレンズの各輪帯の壁面に対する見込み角度を小さく設定している。またフレネルレンズの輪帯ピッチ（格子ピッチ）については、光軸から離れた周辺部に比べて中心部は輪帯ピッチが大きくなるようにすることで、中心視野領域における回折フレアの影響を少なくしている。これによって、広視野でありながら、軽量且つ高い光学性能を有した観察光学系を得ている。 In the observation optical system of each example, the expected angle with respect to the wall surface of each annular zone of the Fresnel lens is set small by disposing the first lens LP having the positive refractive power closest to the observation surface SP. In addition, with regard to the ring pitch (grating pitch) of the Fresnel lens, the effect of diffraction flare in the central field of view is reduced by making the ring pitch larger at the center than at the periphery away from the optical axis. ing. Thus, an observation optical system having a light field and high optical performance while having a wide field of view is obtained.
各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。少なくとも１つのフレネルレンズの各輪帯における壁面高さをＨとする。全系（観察光学系Ｌ０）の焦点距離をｆとする。正の屈折力の第１レンズＬＰの焦点距離をｆ１とする。少なくとも１つのフレネルレンズの輪帯ピッチをＰ、フレネルレンズの各輪帯における壁面高さをＨとする。 In each embodiment, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions. Let H be the wall surface height of each annular zone of at least one Fresnel lens. Let the focal length of the entire system (observation optical system L0) be f. The focal length of the first lens LP having positive refractive power is defined as f1. Let P be the annular pitch of at least one Fresnel lens, and H be the wall surface height in each annular zone of the Fresnel lens.
第１レンズＬＰの観察面側のレンズ面の曲率半径をＲ１、画像表示面側のレンズ面の曲率半径をＲ２とする。第１レンズＬＰの画像表示素子側の面から最も観察面側に配置されているフレネルレンズの観察面側の面までの光軸上の距離をＬとする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。 The radius of curvature of the lens surface on the observation surface side of the first lens LP is R1, and the radius of curvature of the lens surface on the image display surface side is R2. Let L be the distance on the optical axis from the surface on the image display element side of the first lens LP to the surface on the observation surface side of the Fresnel lens arranged closest to the observation surface. At this time, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.
０．００１＜Ｈ／ｆ＜０．０１０ ・・・（１）
０．７５＜ｆ１／ｆ＜４．００ ・・・（２）
１．００＜Ｐ／Ｈ＜５．００ ・・・（３）
０．０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜１．０ ・・・（４）
０．００１＜Ｌ／ｆ＜０．０８０ ・・・（５）
0.001 <H / f <0.010 (1)
0.75 <f1 / f <4.00 (2)
1.00 <P / H <5.00 (3)
0.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <1.0 (4)
0.001 <L / f <0.080 (5)
また観察光学系と、画像情報を表示する画像表示素子を有し、観察光学系によって拡大された画像表示素子の画像情報を、観察光学系を介して観察面側から観察する観察装置においては、次の条件式を満足するのが良い。アイレリーフ１０ｍｍにおける観察半視野角の最大値をα（度）とする。このとき次の条件式を満足するのが良い。
５０．０°＜α＜７０．０° ・・・（６）
In an observation apparatus that has an observation optical system and an image display element that displays image information, and observes image information of the image display element enlarged by the observation optical system from the observation surface side through the observation optical system, The following conditional expression should be satisfied. Let α (degrees) be the maximum value of the observation half viewing angle at 10 mm eye relief. At this time, the following conditional expression should be satisfied.
50.0 ° <α <70.0 ° (6)
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、フレネルレンズの各輪帯における壁面高さＨと全系の焦点距離ｆとの比を規定している。条件式（１）の下限を超えると各輪帯の壁面高さが低くなってフレネルレンズの周辺部における輪帯ピッチが狭くなるため好ましくない。 Next, the technical meaning of each conditional expression described above will be described. Conditional expression (1) defines the ratio between the wall surface height H in each annular zone of the Fresnel lens and the focal length f of the entire system. Exceeding the lower limit of conditional expression (1) is not preferable because the wall surface height of each annular zone becomes low and the annular zone pitch in the periphery of the Fresnel lens becomes narrow.
上限を超えると、各輪帯の壁面高さが高くなることで見込み角度が大きくなって観察に際して各輪帯の壁面段差等を認識してしまうため好ましくない。さらに望ましくは、条件式（１）の数値範囲を条件式（１ａ）とすることで、より高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
０．００２＜Ｈ／ｆ＜０．００９ ・・・（１ａ）
Exceeding the upper limit is not preferable because the height of the wall surface of each annular zone increases and the prospective angle increases, and the wall surface level difference of each annular zone is recognized during observation. More desirably, by setting the numerical range of conditional expression (1) to conditional expression (1a), it becomes easy to realize an observation apparatus having higher optical performance.
0.002 <H / f <0.009 (1a)
条件式（２）は、全系の焦点距離に対する正の屈折力の第１レンズＬＰの焦点距離の比を規定している。条件式（２）の下限を超えて第１レンズＬＰの屈折力が強くなりすぎると光学性能が低下してくる。逆に上限を超えて第１レンズＬＰの屈折力が弱くなりすぎると、特に周辺視野光束について全光束に対する各輪帯の壁面が占める領域が大きくなり各輪帯の壁面段差を認識するようになるため好ましくない。さらに望ましくは、条件式（２）の数値範囲を条件式（２ａ）とすることで、より高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
０．８５＜ｆ１／ｆ＜３．００ ・・・（２ａ）
Conditional expression (2) defines the ratio of the focal length of the first lens LP having a positive refractive power to the focal length of the entire system. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded and the refractive power of the first lens LP becomes too strong, the optical performance will deteriorate. On the other hand, if the refractive power of the first lens LP becomes too weak beyond the upper limit, the area occupied by the wall surface of each annular zone with respect to the total luminous flux especially in the peripheral visual field light beam becomes large, and the wall surface step of each annular zone is recognized. Therefore, it is not preferable. More desirably, by setting the numerical range of conditional expression (2) to conditional expression (2a), it becomes easy to realize an observation apparatus having higher optical performance.
0.85 <f1 / f <3.00 (2a)
条件式（３）は回折フレアの影響に関する。条件式（３）はフレネルレンズの周辺部の輪帯ピッチの最小ピッチＰに関する。条件式（３）は、フレネルレンズの輪帯ピッチと各輪帯の壁面高さの比を規定している。条件式（３）の下限を超えて輪帯ピッチが狭くなりすぎると回折影響が大きくなる。逆に上限を超えて輪帯ピッチが大きくなりすぎるとフレネルレンズを採用することによる軽量効果が少なくなってくる。さらに望ましくは、条件式（３）の数値範囲を条件式（３ａ）とすることで、より高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
１．００＜Ｐ／Ｈ＜３．００ ・・・（３ａ）
Conditional expression (3) relates to the influence of diffraction flare. Conditional expression (3) relates to the minimum pitch P of the annular zone pitch at the periphery of the Fresnel lens. Conditional expression (3) defines the ratio of the annular zone pitch of the Fresnel lens to the wall surface height of each annular zone. If the annular pitch is too narrow beyond the lower limit of conditional expression (3), the diffraction effect will increase. On the other hand, if the ring pitch is too large beyond the upper limit, the light weight effect by adopting the Fresnel lens will be reduced. More desirably, by setting the numerical range of conditional expression (3) to conditional expression (3a), it becomes easy to realize an observation apparatus having higher optical performance.
1.00 <P / H <3.00 (3a)
条件式（４）は、第１レンズＬＰのシェイプファクター（レンズ形状）を規定している。条件式（４）の下限を下まわると、両凸形状のようになり観察面である眼の位置に対してコンセントリックな形状から乖離することで非点収差が増大する。逆に上限を超えると、画像表示素子面ＩＤ側のレンズ面の屈折力が強くなりすぎて眼の位置がずれたとき光学性能が大きく低下してくる。さらに望ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定すると、高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
０．５０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜０．８５ ・・・（４ａ）
Conditional expression (4) defines the shape factor (lens shape) of the first lens LP. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, astigmatism increases due to a biconvex shape that deviates from the concentric shape with respect to the eye position as the observation surface. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the optical performance is greatly deteriorated when the refractive power of the lens surface on the image display element surface ID side becomes too strong and the position of the eye is displaced. More desirably, when the numerical range of the conditional expression (4) is set as follows, it becomes easy to realize an observation apparatus having high optical performance.
0.50 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85 (4a)
条件式（５）は、第１レンズＬＰの画像表示面ＩＤ側のレンズ面から最も観察面ＳＰ側に配置される第１のフレネルレンズＬ１の観察面ＳＰ側の面までの距離を規定している。条件式（５）の下限を超えると物理的干渉が発生してくるので良くない。上限を超えると、観察光学系Ｌ０全体が大型化してしまって全体の軽量化が困難になる。さらに望ましくは、条件式（５）の数値範囲を条件式（５ａ）とすることで、より高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
０．００２＜Ｌ／ｆ＜０．０７５ ・・・（５ａ）
Conditional expression (5) defines the distance from the lens surface on the image display surface ID side of the first lens LP to the surface on the observation surface SP side of the first Fresnel lens L1 arranged closest to the observation surface SP. Yes. If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, physical interference occurs, which is not good. If the upper limit is exceeded, the entire observation optical system L0 becomes large and it becomes difficult to reduce the overall weight. More desirably, by setting the numerical range of conditional expression (5) to conditional expression (5a), it becomes easy to realize an observation apparatus having higher optical performance.
0.002 <L / f <0.075 (5a)
本発明の観察装置は、上記記載の観察光学系Ｌ０と、画像情報を表示する画像表示素子ＩＤを有し、観察光学系Ｌ０によって拡大された画像表示素子の画像情報を観察光学系を介して観察する。 The observation apparatus of the present invention has the observation optical system L0 described above and an image display element ID for displaying image information, and the image information of the image display element enlarged by the observation optical system L0 is transmitted through the observation optical system. Observe.
条件式（６）はこのような観察装置において好ましい構成に関する。条件式（６）は、図１における開口絞りＳＰ、つまり観察面ＳＰの位置に対して入射する主光線の角度の最大値を規定している。条件式（６）の下限を超えると視野角が狭くなって臨場感を感じることが少なくなり、かつフレネル構造体に起因して良好なる観察ができなくなることも少ない。 Conditional expression (6) relates to a preferred configuration in such an observation apparatus. Conditional expression (6) defines the maximum value of the angle of the principal ray incident on the position of the aperture stop SP, that is, the observation surface SP in FIG. When the lower limit of conditional expression (6) is exceeded, the viewing angle becomes narrow and the sense of reality is less likely to occur, and good observations are less likely to be caused by the Fresnel structure.
逆に上限値を超えると、臨場感を感じる視野角としても飽和してくる。更にフレネルレンズの各輪帯の角度がつきすぎて高い光学性能を維持することが困難になる。さらに望ましくは、条件式（６）の数値範囲を条件式（６ａ）とすることで、より高い光学性能を有した観察装置を実現することが容易となる。
５２．０°＜α＜６３．０° ・・・（６ａ）
On the other hand, when the value exceeds the upper limit, the viewing angle that gives a sense of realism is saturated. Further, the angle of each annular zone of the Fresnel lens is too large, and it becomes difficult to maintain high optical performance. More desirably, by setting the numerical range of conditional expression (6) to conditional expression (6a), it becomes easy to realize an observation apparatus having higher optical performance.
52.0 ° <α <63.0 ° (6a)
各実施例において、フレネルレンズの少なくとも１面は、非球面形状とするのが良く、これによれば収差補正を効率よく行うことが容易となる。またフレネルレンズは、観察面ＳＰ側および画像表示面ＩＤ側の両面に屈折力を有するのが良い。これによれば、より効率的にフレネルレンズの屈折力を配置することができる、もしくはフレネル面の屈折力を分担するなどによって回折フレア等に対する影響を低減することが容易となる。 In each embodiment, at least one surface of the Fresnel lens is preferably aspherical, which facilitates efficient aberration correction. The Fresnel lens preferably has refractive power on both the observation surface SP side and the image display surface ID side. According to this, the refractive power of the Fresnel lens can be arranged more efficiently, or the influence on the diffraction flare and the like can be easily reduced by sharing the refractive power of the Fresnel surface.
［実施例１］
以下、図１を参照して本発明の実施例１の観察光学系Ｌ０について説明する。実施例１の観察光学系Ｌ０は、観察側より順に正の屈折力の第１レンズＬＰ、正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１、正の屈折力の第２フレネルレンズＬ２から構成されている。実施例１の観察光学系Ｌ０は半視野角５５°の広視野角である。
[Example 1]
Hereinafter, the observation optical system L0 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The observation optical system L0 according to the first exemplary embodiment includes, in order from the observation side, a first lens LP having a positive refractive power, a first Fresnel lens L1 having a positive refractive power, and a second Fresnel lens L2 having a positive refractive power. . The observation optical system L0 of Example 1 has a wide viewing angle with a half viewing angle of 55 °.
本実施例で用いているフレネルレンズに関しては観察側ＳＰから配置される順に、第１フレネルレンズ、第２フレネルレンズと定義する。第１レンズＬＰは非球面形状のレンズ面を有した屈折レンズであり、主に球面収差を補正している。平板樹脂で構成されるフレネルレンズに比して重量比率が高い第１レンズＬＰについては、周辺視野光束の入射高さが低い位置に配していることにより、全系の重量の増大を防いでいる。 The Fresnel lens used in the present embodiment is defined as a first Fresnel lens and a second Fresnel lens in the order of arrangement from the observation side SP. The first lens LP is a refractive lens having an aspherical lens surface, and mainly corrects spherical aberration. The first lens LP, which has a higher weight ratio than a Fresnel lens made of flat resin, is placed at a position where the incident height of the peripheral visual field light beam is low, thereby preventing an increase in the weight of the entire system. Yes.
本実施例では第１レンズＬＰは樹脂材料を用いているが特にこの限りでなく、硝子を用いても良い。第１レンズＬＰによって、後続のフレネルレンズの各輪帯の壁面に対する見込み角度を抑制しており、次にその理由を説明する。 In the present embodiment, the first lens LP uses a resin material, but the present invention is not limited to this, and glass may be used. The first lens LP suppresses the expected angle with respect to the wall surface of each annular zone of the subsequent Fresnel lens. Next, the reason will be described.
図１１は２枚のフレネルレンズＬ１、Ｌ２のみで構成された光学系における照明解析の説明図である。図１１（Ａ）によると、順に面光源Ｓａ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１、正の屈折力の第２フレネルレンズＬ２および被照射面Ｓｃにて構成されている。この場合、開口絞りＳＰの位置が眼の位置（観察位置）ＳＰに相当する。 FIG. 11 is an explanatory diagram of illumination analysis in an optical system composed of only two Fresnel lenses L1 and L2. According to FIG. 11A, a surface light source Sa, an aperture stop SP, a first Fresnel lens L1 having a positive refractive power, a second Fresnel lens L2 having a positive refractive power, and an irradiated surface Sc are sequentially formed. In this case, the position of the aperture stop SP corresponds to the eye position (observation position) SP.
一般にフレネルレンズの各輪帯の壁面部は光束の無効領域となる。このため、特に観察側に配置された第１フレネルレンズＬ１については各輪帯の壁面高さがある値を超えて大きくなると、無効光束の領域が大きくなって照度段差等の観察の際に違和感を覚えることが懸念される。 In general, the wall surface portion of each annular zone of the Fresnel lens is an ineffective region of light flux. For this reason, especially for the first Fresnel lens L1 arranged on the observation side, when the wall surface height of each annular zone becomes larger than a certain value, the area of the ineffective luminous flux becomes large, and it is uncomfortable when observing the illuminance step or the like. Concerned about remembering.
図１１（Ｂ）は、観察側の第１フレネルレンズＬ１の各輪帯の壁面高さを１ｍｍとしたときの被照射面Ｓｂにおける照明解析結果例を示している。図１１（Ｂ）では、各輪帯の壁面の無効領域を占める光束が抜けて損失となることにより暗くなって観察される。 FIG. 11B shows an example of an illumination analysis result on the irradiated surface Sb when the wall surface height of each annular zone of the first Fresnel lens L1 on the observation side is 1 mm. In FIG. 11 (B), the light beam occupying the ineffective area of the wall surface of each annular zone is lost and lost, and thus the image is darkened and observed.
図１１（Ｃ）は、第１フレネルレンズＬ１と第２フレネルレンズＬ２の各輪帯にそれぞれ同じ壁面高さ０．１３ｍｍを設定したときの被照射面Ｓｂにおける照明解析結果を示している。第１フレネルレンズＬ１に比して第２フレネルレンズＬ２の各輪帯の壁面高さ影響の方が光束損失・段差認識に対して有利、つまり分布がなめらかであることがわかる。これは、正の屈折力を有する第１フレネルレンズＬ１の光学作用によって周辺視野光束について各輪帯の壁面との相対角度が小さくなることに起因する。 FIG. 11C shows an illumination analysis result on the irradiated surface Sb when the same wall height of 0.13 mm is set for each of the annular zones of the first Fresnel lens L1 and the second Fresnel lens L2. It can be seen that the influence of the wall surface height of each annular zone of the second Fresnel lens L2 is more advantageous for light flux loss / step difference recognition, that is, the distribution is smoother than that of the first Fresnel lens L1. This is because the relative angle between the peripheral visual flux and the wall surface of each annular zone is reduced by the optical action of the first Fresnel lens L1 having a positive refractive power.
実施例１の例では正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１の画像表示面ＩＤ側をフレネル面Ｆｒｅ１としている。また正の屈折力の第２フレネルレンズＬ２の画像表示面ＩＤ側をフレネル面Ｆｒｅ２としている。フレネル面Ｆｒｅ１とフレネル面Ｆｒｅ２を画像表示面ＩＤ側に凸を向けた形状とすることで、フレネル面への光線の入射角度の増大を抑制し、主に像面湾曲と非点収差の発生を抑えている。 In the example of Example 1, the image display surface ID side of the first Fresnel lens L1 having positive refractive power is the Fresnel surface Fre1. Further, the image display surface ID side of the second Fresnel lens L2 having a positive refractive power is a Fresnel surface Fre2. By making the Fresnel surface Fre1 and the Fresnel surface Fre2 convex toward the image display surface ID side, an increase in the incident angle of light rays on the Fresnel surface is suppressed, and mainly the occurrence of curvature of field and astigmatism is suppressed. It is suppressed.
最も観察面ＳＰ側に配置された第１フレネルレンズＬ１については、観察側を平面とし、画像表示素子ＩＤ側面に正の屈折力を持つ面を有しており、当該面は所謂フレネル構造を有している。このようなフレネルレンズを採用することで一般的な屈折レンズを用いた場合に比して中心肉厚を薄く設計できるため、全体の軽量化が容易となる。 The first Fresnel lens L1 arranged closest to the observation surface SP has a plane on the observation side and a surface having positive refractive power on the side surface of the image display element ID, and the surface has a so-called Fresnel structure. doing. By adopting such a Fresnel lens, the center thickness can be designed to be thinner than when a general refractive lens is used, so that the overall weight can be easily reduced.
一般にフレネルレンズは、輪帯ピッチが等ピッチまたは等サグタイプのものが知られている。いずれも一般的な球面形状について、光軸中心から周辺に向かって一定のピッチまたはサグ（壁面高さ）となると輪帯が順次更新されていく。 In general, Fresnel lenses having an annular pitch of equal pitch or equal sag type are known. In any of the general spherical shapes, the annular zone is sequentially updated when the pitch or sag (wall height) becomes constant from the optical axis center to the periphery.
本実施例におけるフレネルレンズのフレネル構造面は壁面高さが一定の値になると次輪帯に更新されるタイプとしている。このような壁面高さＨが一定のタイプとすることで、光軸から離れた周辺視野領域に比べ、中心付近領域の輪帯の格子ピッチを大きく設定している。 The Fresnel structure surface of the Fresnel lens in the present embodiment is of a type that is updated to the next ring zone when the wall surface height reaches a certain value. By adopting such a constant wall height H, the lattice pitch of the annular zone in the region near the center is set larger than in the peripheral visual field region away from the optical axis.
輪帯のピッチが小さくなると、一般に知られている「回折方程式」から回折分離角（幅）が大きくなりフレア影響が無視できなくなる。このため、重視すべき中心視野領域の結像性能に寄与する光束が通過する光軸近傍領域については、輪帯幅を大きく確保する狙いがある。 When the annular zone pitch decreases, the diffraction separation angle (width) increases from the generally known “diffraction equation”, and the flare effect cannot be ignored. For this reason, there is an aim to ensure a large annular zone width in a region near the optical axis through which a light beam contributing to the imaging performance of the central visual field region to be emphasized passes.
例として、図１２はフレネルレンズの輪帯ピッチが等ピッチ０．３ｍｍのフレネルレンズによる中心視野０°における画像シミュレーションを実施した結果を原画像と比較して示している。実使用に対して誇張評価ではあるが狭い輪帯ピッチをもつフレネル構造の場合、回折角度が大きくなることに起因して点像強度分布が広がってしまい、その畳み込み積分となる画像として「Ｆ」文字のボケが大きくなることがわかる。 As an example, FIG. 12 shows the result of image simulation at a central field of view of 0 ° using a Fresnel lens with an annular pitch of 0.3 mm of the Fresnel lens compared with the original image. In the case of a Fresnel structure with a narrow ring pitch, although it is an exaggerated evaluation for actual use, the point image intensity distribution spreads due to an increase in the diffraction angle, and “F” is the image that becomes the convolution integral. It can be seen that the character blur increases.
そこで各実施例では中心輪帯については数ｍｍ（３ｍｍ〜６ｍｍ）レベルの輪帯幅を持たせている。なお本実施例ではフレネルレンズの各輪帯の壁面高さ一定としているがこの限りでなく、後述する条件式の数値範囲を逸脱しない範囲にて輪帯毎に高さを微調整したりしても良い。また本実施例におけるフレネル面の各輪帯の形状は曲面形状としている。所望の視覚性能が許容できる範囲によっては、フレネル面の輪帯形状を直線として近似しても良い。以上の説明は後述する各実施例においても同様である。 Therefore, in each embodiment, the central annular zone has an annular zone width of several millimeters (3 mm to 6 mm). In the present embodiment, the wall surface height of each annular zone of the Fresnel lens is constant, but this is not limited, and the height may be finely adjusted for each annular zone within a range that does not deviate from the numerical range of the conditional expression described later. Also good. Moreover, the shape of each ring zone of the Fresnel surface in the present embodiment is a curved surface shape. Depending on the range in which the desired visual performance can be tolerated, the annular shape of the Fresnel surface may be approximated as a straight line. The above description is the same in each embodiment described later.
実施例１では、フレネルレンズの各輪帯の壁面高さＨをＨ＝０．１５ｍｍとしており、全系焦点距離ｆ＝５３．２ｍｍの比である条件式（１）は条件式（１）＝０．００２８である。そして最小の輪帯ピッチＰはＰ＝０．２１ｍｍであり、条件式（３）の値は条件式（３）＝１．４０である。これによって、回折フレアの影響を低減している。 In Example 1, the wall surface height H of each annular zone of the Fresnel lens is set to H = 0.15 mm, and the conditional expression (1) that is the ratio of the total focal length f = 53.2 mm is conditional expression (1) = 0.0028. The smallest annular zone pitch P is P = 0.21 mm, and the value of conditional expression (3) is conditional expression (3) = 1.40. This reduces the influence of diffraction flare.
また観察面ＳＰ側に配置した第１レンズＬＰの屈折力については、条件式（２）＝２．３４となるような屈折力を持たせて特に広視野領域の光束を光軸に対して沿うようにしてフレネルレンズの各輪帯の壁面に対して張る角度を小さくしている。これによって、各輪帯の壁面の段差等の影響を低減している。さらに条件式（５）＝０．０３８として観察装置全体の小型軽量を実現している。 Further, the refractive power of the first lens LP arranged on the observation surface SP side is given a refractive power such that the conditional expression (2) = 2.34, and the light beam in the wide field area is along the optical axis. In this way, the angle applied to the wall surface of each annular zone of the Fresnel lens is reduced. As a result, the influence of the level difference of the wall surface of each annular zone is reduced. Furthermore, the conditional expression (5) = 0.038 is realized to realize the small size and light weight of the entire observation apparatus.
［実施例２］
以下、図３を参照して、本発明の実施例２の観察光学系Ｌ０について説明する。実施例２の観察光学系Ｌ０は、観察側より順に、正の屈折力の第１レンズＬＰ、正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１、負の屈折力の第２フレネルレンズＬ２、正の屈折力の第３フレネルレンズＬ３から構成されている。実施例２の観察光学系Ｌ０は半視野角として６０°といった広視野を実現している。
[Example 2]
Hereinafter, the observation optical system L0 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The observation optical system L0 of Example 2 includes, in order from the observation side, a first lens LP having a positive refractive power, a first Fresnel lens L1 having a positive refractive power, a second Fresnel lens L2 having a negative refractive power, and a positive refraction. It is composed of a third force Fresnel lens L3. The observation optical system L0 of Example 2 realizes a wide field of view of 60 ° as a half field angle.
第１レンズＬＰは非球面形状のレンズ面を有した屈折レンズであり、主に球面収差を補正している。正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１のフレネル面Ｆｒｅ１と第３フレネルレンズＬ３のフレネル面Ｆｒｅ３を画像表示面ＩＤ１側としており、これらの面を開口絞りＳＰ１に対してコンセントリックな形状とすることで非点収差の発生を軽減している。さらに実施例２では、負の屈折力の第２フレネルレンズＬ２を配することにより、主に倍率色収差を良好に補正している。 The first lens LP is a refractive lens having an aspherical lens surface, and mainly corrects spherical aberration. The Fresnel surface Fre1 of the first Fresnel lens L1 having positive refractive power and the Fresnel surface Fre3 of the third Fresnel lens L3 are on the image display surface ID1 side, and these surfaces have a concentric shape with respect to the aperture stop SP1. This reduces the occurrence of astigmatism. Furthermore, in the second embodiment, the lateral chromatic aberration is mainly corrected favorably by providing the second Fresnel lens L2 having a negative refractive power.
実施例２では、フレネルレンズの各輪帯の壁面高さＨをＨ＝０．２ｍｍとしており、全系の焦点距離の比である条件式（１）の値は条件式（１）＝０．００４３である。輪帯ピッチＰはＰ＝０．２９ｍｍであり、条件式（３）の値は条件式（３）＝１．４５であり、これにより回折フレア影響を低減している。 In Example 2, the wall surface height H of each annular zone of the Fresnel lens is H = 0.2 mm, and the value of conditional expression (1), which is the ratio of the focal length of the entire system, is conditional expression (1) = 0. 0043. The annular pitch P is P = 0.29 mm, and the value of conditional expression (3) is conditional expression (3) = 1.45, thereby reducing the influence of diffraction flare.
第１レンズＬＰの屈折力については、条件式（２）＝１．７５となるような屈折力を持たせて特に広視野領域の光束を、光軸を沿うようにしてフレネルレンズの各輪帯の壁面に対して張る角度を小さくしている。これによって、フレネルレンズの各輪帯の壁面の段差による視認低下の影響を低減している。さらに条件式（５）＝０．０２７として観察光学系Ｌ０全体の小型軽量化を実現している。その他については、実施例１と同じである。 With respect to the refractive power of the first lens LP, each ring zone of the Fresnel lens has a refractive power such that conditional expression (2) = 1.75 so that a light beam particularly in a wide field of view is along the optical axis. The angle stretched with respect to the wall surface is reduced. As a result, the effect of a reduction in visual recognition due to a step in the wall surface of each annular zone of the Fresnel lens is reduced. Further, conditional expression (5) = 0.027 realizes a reduction in size and weight of the entire observation optical system L0. About others, it is the same as Example 1.
［実施例３］
以下、図５を参照して、本発明の実施例３による観察光学系Ｌ０について説明する。実施例３の観察光学系Ｌ０は、観察側より順に、正の屈折力の第１レンズＬＰ、負の屈折力の第１フレネルレンズＬ１、正の屈折力の第２フレネルレンズＬ２から構成されている。第１レンズＬＰは非球面形状のレンズ面を有した屈折レンズであり、主に球面収差を補正している。さらに、負の屈折力の第１フレネルレンズＬ１のフレネル面Ｆｒｅ１を観察面ＳＰ側、正の屈折力の第２フレネルレンズＬ２のフレネル面Ｆｒｅ２を画像表示面ＩＤ側としている。
[Example 3]
Hereinafter, the observation optical system L0 according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The observation optical system L0 of Example 3 includes, in order from the observation side, a first lens LP having a positive refractive power, a first Fresnel lens L1 having a negative refractive power, and a second Fresnel lens L2 having a positive refractive power. Yes. The first lens LP is a refractive lens having an aspherical lens surface, and mainly corrects spherical aberration. Further, the Fresnel surface Fre1 of the first Fresnel lens L1 having negative refractive power is set as the observation surface SP side, and the Fresnel surface Fre2 of the second Fresnel lens L2 having positive refractive power is set as the image display surface ID side.
フレネル面Ｆｒｅ１とフレネル面Ｆｒｅ２を開口絞りＳＰに対してコンセントリックな形状とすることで、フレネル面への光線入射角度を抑制し、主に像面湾曲と非点収差を抑えることができる。また、負の屈折力の第１フレネルレンズＬ１を配すことで、倍率色収差を良好に補正している。 By making the Fresnel surface Fre1 and the Fresnel surface Fre2 concentric with respect to the aperture stop SP, it is possible to suppress the light incident angle on the Fresnel surface and mainly suppress curvature of field and astigmatism. Further, the lateral chromatic aberration is favorably corrected by arranging the first Fresnel lens L1 having negative refractive power.
実施例３では、フレネルレンズの各輪帯の壁面高さＨをＨ＝０．２５ｍｍとしており、全系の焦点距離の比である条件式（１）の値は、条件式（１）＝０．００４６である。輪帯ピッチＰはＰ＝０．２７ｍｍであり、条件式（３）の値は条件式（３）＝１．０８として、回折フレア影響を低減している。 In Example 3, the wall surface height H of each annular zone of the Fresnel lens is H = 0.25 mm, and the value of conditional expression (1), which is the ratio of the focal length of the entire system, is conditional expression (1) = 0. .0046. The annular zone pitch P is P = 0.27 mm, and the value of conditional expression (3) is conditional expression (3) = 1.08 to reduce the influence of diffraction flare.
第１レンズＬＰの屈折力については、条件式（２）＝０．９４となるような屈折力を持たせて特に広視野領域の光束を光軸に沿うようにしてフレネルレンズの各輪帯の壁面に対して張る角度を小さくしている。これによって、各輪帯の壁面の段差による視認低下の影響を低減している。さらに条件式（５）＝０．００３として観察光学系Ｌ０全体の小型軽量化を実現している。その他については、実施例１と同じである。 Regarding the refractive power of the first lens LP, the refractive power of the conditional expression (2) = 0.94 is given, and the luminous flux of the wide-field region is made to be along the optical axis so that each annular zone of the Fresnel lens is in particular. The angle stretched against the wall surface is made small. As a result, the effect of a decrease in visual recognition due to a step on the wall surface of each annular zone is reduced. Further, conditional expression (5) = 0.003 realizes a reduction in size and weight of the entire observation optical system L0. About others, it is the same as Example 1.
［実施例４］
以下、図７を参照して、本発明の実施例４による観察光学系Ｌ０について説明する。実施例４の観察光学系Ｌ０は、観察側より順に、正の屈折力の第１レンズＬＰ、正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１、負の屈折力の第２フレネルレンズＬ２から構成されている。
[Example 4]
Hereinafter, the observation optical system L0 according to Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG. The observation optical system L0 of Example 4 includes, in order from the observation side, a first lens LP having a positive refractive power, a first Fresnel lens L1 having a positive refractive power, and a second Fresnel lens L2 having a negative refractive power. Yes.
第１レンズＬＰは非球面形状のレンズ面を有した屈折レンズであり、主に球面収差を補正している。正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１のフレネル面Ｆｒｅ１は画像表示面ＩＤ側、および第２フレネルレンズＬ２のフレネル面Ｆｒｅ２を観察面ＳＰ側としている。これらの面を開口絞りＳＰ１に対してコンセントリックな形状とすることで非点収差の発生を軽減している。また、負の屈折力の第２フレネルレンズＬ２を配すことで、倍率色収差を良好に補正している。 The first lens LP is a refractive lens having an aspherical lens surface, and mainly corrects spherical aberration. The Fresnel surface Fre1 of the first Fresnel lens L1 having positive refractive power has the image display surface ID side and the Fresnel surface Fre2 of the second Fresnel lens L2 as the observation surface SP side. By making these surfaces concentric with the aperture stop SP1, the occurrence of astigmatism is reduced. Further, the lateral chromatic aberration is favorably corrected by arranging the second Fresnel lens L2 having negative refractive power.
実施例４では、フレネルレンズの各輪帯の壁面高さＨをＨ＝０．４０ｍｍとしており、全系の焦点距離の比である条件式（１）の値は、条件式（１）＝０．００８０である。輪帯ピッチＰはＰ＝０．９６ｍｍであり、条件式（３）の値は条件式（３）＝２．４０として、回折フレア影響を低減している。 In Example 4, the wall surface height H of each annular zone of the Fresnel lens is H = 0.40 mm, and the value of conditional expression (1), which is the ratio of the focal length of the entire system, is conditional expression (1) = 0. .0080. The annular zone pitch P is P = 0.96 mm, and the value of conditional expression (3) is conditional expression (3) = 2.40 to reduce the influence of diffraction flare.
第１レンズＬＰの屈折力については、条件式（２）＝１．３２となるような屈折力を持たせて特に広視野領域の光束を光軸に沿うようにしてフレネルレンズの各輪帯の壁面に対して張る角度を小さくしている。これによって、各輪帯の壁面の段差による視認低下の影響を低減している。さらに条件式（５）＝０．００３として観察光学系Ｌ０全体の小型軽量化を実現している。その他については、実施例１と同じである。 With respect to the refractive power of the first lens LP, the refractive power of the conditional expression (2) = 1.32 is given, and the luminous flux of the wide-field region is set along the optical axis so that each annular zone of the Fresnel lens is arranged. The angle stretched against the wall surface is made small. As a result, the effect of a decrease in visual recognition due to a step on the wall surface of each annular zone is reduced. Further, conditional expression (5) = 0.003 realizes a reduction in size and weight of the entire observation optical system L0. About others, it is the same as Example 1.
［実施例５］
以下、図９を参照して、本発明の実施例５による観察光学系Ｌ０について説明する。実施例５の観察光学系は、観察側より順に、正の屈折力の第１レンズＬＰ、負の屈折力の第２レンズＬＮ、正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１から構成されている。
[Example 5]
Hereinafter, the observation optical system L0 according to Example 5 of the present invention will be described with reference to FIG. The observation optical system of Example 5 includes, in order from the observation side, a first lens LP having a positive refractive power, a second lens LN having a negative refractive power, and a first Fresnel lens L1 having a positive refractive power.
本実施例では少なくとも１つのフレネルレンズは第２レンズＬＮの画像表示面ＩＤ側に配置されている。第１レンズＬＰは非球面形状を有した屈折レンズであり、主に球面収差を補正している。さらに正の屈折力の第１フレネルレンズＬ１のフレネル面Ｆｒｅ１を画像表示面ＩＤ側としている。フレネル面Ｆｒｅ１を開口絞りＳＰ１に対してコンセントリックな形状とすることで、フレネル面への光線入射角度を抑制し、主に像面湾曲と非点収差を抑えることができる。 In this embodiment, at least one Fresnel lens is disposed on the image display surface ID side of the second lens LN. The first lens LP is a refractive lens having an aspheric shape, and mainly corrects spherical aberration. Further, the Fresnel surface Fre1 of the first Fresnel lens L1 having positive refractive power is set to the image display surface ID side. By forming the Fresnel surface Fre1 into a concentric shape with respect to the aperture stop SP1, it is possible to suppress the light incident angle on the Fresnel surface and mainly suppress curvature of field and astigmatism.
実施例５では、壁面高さＨ＝０．２ｍｍとしており、全系焦点距離の比である条件式（１）＝０．００３７、およびＰ＝０．５２ｍｍにより条件式（３）＝２．６０として、回折フレア影響を低減している。 In the fifth embodiment, the wall surface height H is 0.2 mm, and conditional expression (1) = 0.0037, which is the ratio of the focal length of the entire system, and P = 0.52 mm, conditional expression (3) = 2.60. As a result, the influence of diffraction flare is reduced.
また眼側に配置した第１レンズＬＰの屈折力については、条件式（２）＝１．０７となるような屈折力を持たせて特に広視野領域の光束を寝かせて各輪帯の壁面に対して張る角度を小さくすることができ壁面の段差による視認等の影響を低減している。さらに条件式（５）＝０．０７３として観察装置の小型軽量効果を実現している。その他については、実施例１と同じである。 Further, regarding the refractive power of the first lens LP arranged on the eye side, a refractive power such that the conditional expression (2) = 1.07 is given, and the luminous flux in the wide field of view is laid down on the wall surface of each annular zone. On the other hand, the angle of tension can be reduced, and the influence of visual recognition due to the level difference of the wall surface is reduced. Furthermore, the conditional expression (5) = 0.073 realizes the small and light effect of the observation apparatus. About others, it is the same as Example 1.
次に、各実施例における数値データを以下に示す。数値データにおいてｉは観察面からの面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の屈折率およびアッベ数を表す。また、非球面に記載されている、Ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０などは非球面係数である。非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき以下の式で定義される。 Next, numerical data in each example is shown below. In the numerical data, i indicates the order of the surfaces from the observation surface, ri is the radius of curvature of the i-th optical surface, di is the lens thickness and the air space between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, ni, νi Respectively represent the refractive index and Abbe number of the i-th optical member with respect to the d-line. Further, K, A4, A6, A8, A10, etc. described in the aspheric surface are aspherical coefficients. The aspherical shape is defined by the following expression when the displacement in the optical axis direction at the position of the height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex.
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］＋A4ｈ4＋A6ｈ6＋A8ｈ8＋A10ｈ１０
ただし、ここでＲは曲率半径である。フレネル面は非球面効果を有する理想的な薄肉状態を表しており、実形状としては、表記した中心厚ｄ内でフレネル形状とする。フレネル面は面番号の右隣に＊Ｆｒｅと表記している。
x = (h 2 / R) / [1+ {1− (1 + k) (h / R) 2 } 1/2 ] + A4h 4 + A6h 6 + A8h 8 + A10h 10
Here, R is a radius of curvature. The Fresnel surface represents an ideal thin state having an aspherical effect, and the actual shape is a Fresnel shape within the indicated center thickness d. The Fresnel surface is indicated as * Fre to the right of the surface number.
各数値データの面番号において１は観察面（絞り）、像面は画像表示面に相当している。数値データ１、３、４において面番号２、３は第１レンズＬＰ、面番号４、５は第１フレネルレンズ、面番号６、７は第２フレネルレンズに相当している。数値データ２において面番号２、３は第１レンズＬＰ、面番号４、５は第１フレネルレンズ、面番号６、７は第２フレネルレンズ、面番号８、９は第３フレネルレンズに相当している。数値データ５において面番号２、３は第１レンズＬＰ、面番号４、５は第２レンズＮＰ、面番号６、７は第１フレネルレンズに相当している。 In the surface number of each numerical data, 1 corresponds to the observation surface (aperture), and the image surface corresponds to the image display surface. In numerical data 1, 3, and 4, surface numbers 2 and 3 correspond to the first lens LP, surface numbers 4 and 5 correspond to the first Fresnel lens, and surface numbers 6 and 7 correspond to the second Fresnel lens. In numerical data 2, surface numbers 2 and 3 correspond to the first lens LP, surface numbers 4 and 5 correspond to the first Fresnel lens, surface numbers 6 and 7 correspond to the second Fresnel lens, and surface numbers 8 and 9 correspond to the third Fresnel lens. ing. In the numerical data 5, the surface numbers 2, 3 correspond to the first lens LP, the surface numbers 4, 5 correspond to the second lens NP, and the surface numbers 6, 7 correspond to the first Fresnel lens.
レンズ全長は観察面ＳＰ側の第１レンズ面から画像表示面ＩＤまでの距離である。ＢＦは最終レンズ面から画像表示面ＩＰまでの距離である。また前述した数値データに基づくパラメータと各条件式との関係を表１に示す。 The total lens length is the distance from the first lens surface on the observation surface SP side to the image display surface ID. BF is the distance from the final lens surface to the image display surface IP. Table 1 shows the relationship between the parameters based on the numerical data described above and the conditional expressions.
（数値データ１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 径
1(絞り) ∞ (可変) 3.50
2* 410.761 8.00 1.54000 56.0 49.00
3* -80.000 2.00 49.00
4 ∞ 1.20 1.53200 56.0 63.00
5*Fre -90.000 2.49 63.00
6 ∞ 1.20 1.49000 58.0 69.00
7*Fre -90.000 (可変) 69.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.66700e-006 A 6= 9.11471e-009 A 8=-7.83777e-012 A10= 1.57785e-015
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.84117e-007 A 6=-9.13282e-010 A 8= 5.73799e-013
第5面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.30573e-007 A 6=-3.98357e-010 A 8=-9.37008e-013
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.22105e-006 A 6= 1.98445e-009 A 8=-8.98292e-014
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 53.20 53.20
Fナンバー 15.20 15.20
半画角（度） 55.00 45.00
像高 48.51 40.84
レンズ全長 74.13 84.13
BF 49.24 49.24
d 1 10.00 20.00
d 7 49.24 49.24
入射瞳位置 0.00 0.00
射出瞳位置 -30.05 -60.90
前側主点位置 17.50 27.50
後側主点位置 -3.96 -3.96
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 53.20 14.89 7.50 -3.96
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 124.71
2 4 169.17
3 6 183.67
(Numeric data 1)
Unit mm
Surface data surface number rd nd νd diameter
1 (Aperture) ∞ (Variable) 3.50
2 * 410.761 8.00 1.54000 56.0 49.00
3 * -80.000 2.00 49.00
4 ∞ 1.20 1.53200 56.0 63.00
5 * Fre -90.000 2.49 63.00
6 ∞ 1.20 1.49000 58.0 69.00
7 * Fre -90.000 (variable) 69.00
Image plane ∞
Aspheric data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -3.66700e-006 A 6 = 9.11471e-009 A 8 = -7.83777e-012 A10 = 1.57785e-015
Third side
K = 0.00000e + 000 A 4 = -9.84117e-007 A 6 = -9.13282e-010 A 8 = 5.73799e-013
5th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -3.30573e-007 A 6 = -3.98357e-010 A 8 = -9.37008e-013
7th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.22105e-006 A 6 = 1.98445e-009 A 8 = -8.98292e-014
Various data Zoom ratio 1.00
Focal length 53.20 53.20
F number 15.20 15.20
Half angle of view (degrees) 55.00 45.00
Statue height 48.51 40.84
Total lens length 74.13 84.13
BF 49.24 49.24
d 1 10.00 20.00
d 7 49.24 49.24
Entrance pupil position 0.00 0.00
Exit pupil position -30.05 -60.90
Front principal point position 17.50 27.50
Rear principal point position -3.96 -3.96
Zoom lens group data group Start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 53.20 14.89 7.50 -3.96
Single lens Data lens Start surface Focal length
1 1 124.71
2 4 169.17
3 6 183.67
（数値データ２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 径
1(絞り) ∞ (可変) 3.50
2* 273.504 8.00 1.77250 49.6 48.00
3* -79.442 1.26 48.00
4 1000.000 1.50 1.49000 58.0 62.00
5*Fre -79.821 1.21 62.00
6*Fre -1500.000 1.00 1.64000 23.5 66.00
7 ∞ 3.00 66.00
8 -1100.000 1.20 1.49000 58.0 70.00
9*Fre -112.282 (可変) 70.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.06549e-006 A 6= 8.19002e-009 A 8=-7.48943e-012 A10= 1.57785e-015
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.50418e-007 A 6=-5.41742e-010 A 8= 8.09511e-013
第5面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.72628e-008 A 6=-2.86482e-010 A 8=-9.40282e-013
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=0.00000e+000 A 6=0.00000e+000 A 8=0.00000e+000
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.22105e-006 A 6= 1.98445e-009 A 8=-8.98292e-014
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 46.02 46.02
Fナンバー 13.15 13.15
半画角（度） 60.00 46.50
像高 44.89 36.34
レンズ全長 66.52 76.52
BF 39.34 39.34
d 1 10.00 20.00
d 9 39.34 39.34
入射瞳位置 0.00 0.00
射出瞳位置 -31.28 -66.61
前側主点位置 16.03 26.03
後側主点位置 -6.68 -6.68
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 46.02 17.17 6.03 -6.68
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 80.49
2 4 150.93
3 6 -2343.74
4 8 255.09
(Numeric data 2)
Unit mm
Surface data surface number rd nd νd diameter
1 (Aperture) ∞ (Variable) 3.50
2 * 273.504 8.00 1.77250 49.6 48.00
3 * -79.442 1.26 48.00
4 1000.000 1.50 1.49000 58.0 62.00
5 * Fre -79.821 1.21 62.00
6 * Fre -1500.000 1.00 1.64000 23.5 66.00
7 ∞ 3.00 66.00
8 -1100.000 1.20 1.49000 58.0 70.00
9 * Fre -112.282 (variable) 70.00
Image plane ∞
Aspheric data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -3.06549e-006 A 6 = 8.19002e-009 A 8 = -7.48943e-012 A10 = 1.57785e-015
Third side
K = 0.00000e + 000 A 4 = -7.50418e-007 A 6 = -5.41742e-010 A 8 = 8.09511e-013
5th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -2.72628e-008 A 6 = -2.86482e-010 A 8 = -9.40282e-013
6th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 0.00000e + 000 A 6 = 0.00000e + 000 A 8 = 0.00000e + 000
9th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.22105e-006 A 6 = 1.98445e-009 A 8 = -8.98292e-014
Various data Zoom ratio 1.00
Focal length 46.02 46.02
F number 13.15 13.15
Half angle of view (degrees) 60.00 46.50
Statue height 44.89 36.34
Total lens length 66.52 76.52
BF 39.34 39.34
d 1 10.00 20.00
d 9 39.34 39.34
Entrance pupil position 0.00 0.00
Exit pupil position -31.28 -66.61
Front principal point position 16.03 26.03
Rear principal point position -6.68 -6.68
Zoom lens group data group Start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 46.02 17.17 6.03 -6.68
Single lens Data lens Start surface Focal length
1 1 80.49
2 4 150.93
3 6 -2343.74
4 8 255.09
（数値データ３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 径
1(絞り) ∞ (可変) 3.50
2* 174.994 12.50 1.69680 55.5 50.00
3* -43.000 0.15 50.00
4*Fre -108.134 1.00 1.63400 23.9 65.00
5 ∞ 2.12 65.00
6 ∞ 1.00 1.53156 55.8 70.00
7*Fre -110.000 (可変) 70.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.88861e-006 A 6= 5.15277e-009 A 8=-7.63508e-012 A10= 1.57785e-015
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.84163e-006 A 6=-6.10903e-009 A 8= 1.58033e-011 A10=-1.42660e-014
第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.80555e-005 A 6= 3.04687e-008 A 8=-1.57283e-011 A10= 2.52068e-017
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.97280e-005 A 6= 2.69617e-008 A 8=-1.15047e-011
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 54.10 54.10
Fナンバー 15.46 15.46
半画角（度） 55.00 45.00
像高 49.94 41.58
レンズ全長 76.55 86.55
BF 49.79 49.79
d 1 10.00 20.00
d 7 49.79 49.79
入射瞳位置 0.00 0.00
射出瞳位置 -28.80 -57.65
前側主点位置 16.86 26.86
後側主点位置 -4.31 -4.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 54.10 16.77 6.86 -4.31
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 50.73
2 4 -170.56
3 6 206.94
(Numerical data 3)
Unit mm
Surface data surface number rd nd νd diameter
1 (Aperture) ∞ (Variable) 3.50
2 * 174.994 12.50 1.69680 55.5 50.00
3 * -43.000 0.15 50.00
4 * Fre -108.134 1.00 1.63400 23.9 65.00
5 ∞ 2.12 65.00
6 ∞ 1.00 1.53156 55.8 70.00
7 * Fre -110.000 (variable) 70.00
Image plane ∞
Aspheric data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.88861e-006 A 6 = 5.15277e-009 A 8 = -7.63508e-012 A10 = 1.57785e-015
Third side
K = 0.00000e + 000 A 4 = 2.84163e-006 A 6 = -6.10903e-009 A 8 = 1.58033e-011 A10 = -1.42660e-014
4th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.80555e-005 A 6 = 3.04687e-008 A 8 = -1.57283e-011 A10 = 2.52068e-017
7th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.97280e-005 A 6 = 2.69617e-008 A 8 = -1.15047e-011
Various data Zoom ratio 1.00
Focal length 54.10 54.10
F number 15.46 15.46
Half angle of view (degrees) 55.00 45.00
Statue height 49.94 41.58
Total lens length 76.55 86.55
BF 49.79 49.79
d 1 10.00 20.00
d 7 49.79 49.79
Entrance pupil position 0.00 0.00
Exit pupil position -28.80 -57.65
Front principal point position 16.86 26.86
Rear principal point position -4.31 -4.31
Zoom lens group data group Start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 54.10 16.77 6.86 -4.31
Single lens Data lens Start surface Focal length
1 1 50.73
2 4 -170.56
3 6 206.94
（数値データ４）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 径
1(絞り) ∞ (可変) 3.50
2* 174.000 12.50 1.53156 55.8 50.00
3* -43.044 0.15 50.00
4 973.437 1.50 1.53156 55.8 62.00
5*Fre -65.861 2.78 62.00
6*Fre -149.437 1.50 1.63400 23.9 70.00
7 -1503.437 (可変) 70.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.92944e-006 A 6= 1.70481e-008 A 8=-1.31727e-011 A10= 1.57785e-015
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.84163e-006 A 6=-6.10903e-009 A 8= 1.58033e-011 A10=-1.42660e-014
第5面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.88496e-005 A 6= 3.35376e-008 A 8=-1.28073e-011
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.46446e-005 A 6= 2.85863e-008 A 8=-1.46135e-011 A10= 5.11813e-016
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 50.16 50.16
Fナンバー 14.33 14.33
半画角（度） 60.00 46.50
像高 45.69 38.71
レンズ全長 72.30 82.30
BF 43.87 43.87
d 1 10.00 20.00
d 7 43.87 43.87
入射瞳位置 0.00 0.00
射出瞳位置 -31.59 -63.92
前側主点位置 16.82 26.82
後側主点位置 -6.28 -6.28
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 50.16 18.43 6.82 -6.28
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 66.24
2 4 116.11
3 6 -261.83
(Numeric data 4)
Unit mm
Surface data surface number rd nd νd diameter
1 (Aperture) ∞ (Variable) 3.50
2 * 174.000 12.50 1.53156 55.8 50.00
3 * -43.044 0.15 50.00
4 973.437 1.50 1.53156 55.8 62.00
5 * Fre -65.861 2.78 62.00
6 * Fre -149.437 1.50 1.63400 23.9 70.00
7 -1503.437 (variable) 70.00
Image plane ∞
Aspheric data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -5.92944e-006 A 6 = 1.70481e-008 A 8 = -1.31727e-011 A10 = 1.57785e-015
Third side
K = 0.00000e + 000 A 4 = 2.84163e-006 A 6 = -6.10903e-009 A 8 = 1.58033e-011 A10 = -1.42660e-014
5th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.88496e-005 A 6 = 3.35376e-008 A 8 = -1.28073e-011
6th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.46446e-005 A 6 = 2.85863e-008 A 8 = -1.46135e-011 A10 = 5.11813e-016
Various data Zoom ratio 1.00
Focal length 50.16 50.16
F number 14.33 14.33
Half angle of view (degrees) 60.00 46.50
Statue height 45.69 38.71
Total lens length 72.30 82.30
BF 43.87 43.87
d 1 10.00 20.00
d 7 43.87 43.87
Entrance pupil position 0.00 0.00
Exit pupil position -31.59 -63.92
Front principal point position 16.82 26.82
Rear principal point position -6.28 -6.28
Zoom lens group data group Start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 50.16 18.43 6.82 -6.28
Single lens Data lens Start surface Focal length
1 1 66.24
2 4 116.11
3 6 -261.83
（数値データ５）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 径
1(絞り) ∞ (可変) 3.50
2* 490.000 10.44 1.69680 55.5 50.00
3* -43.097 0.15 50.94
4* -146.950 2.80 1.58313 59.4 54.00
5 -6548.479 1.00 58.95
6 ∞ 1.20 1.53110 55.9 60.74
7*Fre -100.0 50.54 61.70
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.10891e-006 A 6=-1.49354e-010 A 8= 3.04055e-012 A10=-1.62972e-015
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.19803e-006 A 6=-1.34719e-008 A 8= 1.86282e-011 A10=-8.06902e-015
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.43384e-006 A 6=-1.27112e-008 A 8= 1.39752e-011 A10=-7.38289e-015
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.91050e-007 A 6= 2.18770e-009 A 8=-1.59410e-012
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 53.75 53.75
Fナンバー 15.36 15.36
半画角（度） 60.00 46.50
像高 51.24 41.56
レンズ全長 76.13 86.13
BF 50.54 50.54
d 1 10.00 20.00
入射瞳位置 0.00 0.00
射出瞳位置 -37.62 -81.93
前側主点位置 16.77 26.77
後側主点位置 -3.20 -3.20
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 53.75 14.44 6.77 -3.20
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 57.31
2 4 -257.83
3 6 188.29
(Numerical data 5)
Unit mm
Surface data surface number rd nd νd diameter
1 (Aperture) ∞ (Variable) 3.50
2 * 490.000 10.44 1.69680 55.5 50.00
3 * -43.097 0.15 50.94
4 * -146.950 2.80 1.58313 59.4 54.00
5 -6548.479 1.00 58.95
6 ∞ 1.20 1.53110 55.9 60.74
7 * Fre -100.0 50.54 61.70
Image plane ∞
Aspheric data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.10891e-006 A 6 = -1.49354e-010 A 8 = 3.04055e-012 A10 = -1.62972e-015
Third side
K = 0.00000e + 000 A 4 = 9.19803e-006 A 6 = -1.34719e-008 A 8 = 1.86282e-011 A10 = -8.06902e-015
4th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 7.43384e-006 A 6 = -1.27112e-008 A 8 = 1.39752e-011 A10 = -7.38289e-015
7th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = -7.91050e-007 A 6 = 2.18770e-009 A 8 = -1.59410e-012
Various data Zoom ratio 1.00
Focal length 53.75 53.75
F number 15.36 15.36
Half angle of view (degrees) 60.00 46.50
Statue height 51.24 41.56
Total lens length 76.13 86.13
BF 50.54 50.54
d 1 10.00 20.00
Entrance pupil position 0.00 0.00
Exit pupil position -37.62 -81.93
Front principal point position 16.77 26.77
Rear principal point position -3.20 -3.20
Zoom lens group data group Start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 ∞ 0.00 0.00 -0.00
2 2 53.75 14.44 6.77 -3.20
Single lens Data lens Start surface Focal length
1 1 57.31
2 4 -257.83
3 6 188.29
Ｌ０ 観察光学系 ＬＰ 正の屈折力の第１レンズ Ｌ１ 第１フレネルレンズ
Ｌ２ 第２フレネルレンズ ＳＰ 観察面 ＩＤ 画像表示面
L0 Observation optical system LP First lens having positive refractive power L1 First Fresnel lens L2 Second Fresnel lens SP Observation surface ID Image display surface
Claims (14)
０．００１＜Ｈ／ｆ＜０．０１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の観察光学系。 When the wall surface height in each annular zone of the Fresnel lens is H and the focal length of the entire system is f,
0.001 <H / f <0.010
The observation optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．７５＜ｆ１／ｆ＜４．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の観察光学系。 When the focal length of the first lens is f1, and the focal length of the entire system is f,
0.75 <f1 / f <4.00
The observation optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
１．００＜Ｐ／Ｈ＜５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の観察光学系。 When the annular zone pitch of the Fresnel lens is P, and the wall surface height in each annular zone of the Fresnel lens is H,
1.00 <P / H <5.00
The observation optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜１．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の観察光学系。 When the radius of curvature of the lens surface on the observation surface side of the first lens is R1, and the radius of curvature of the lens surface on the image display surface side of the first lens is R2,
0.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <1.0
The observation optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．００１＜Ｌ／ｆ＜０．０８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の観察光学系。 The distance on the optical axis from the lens surface on the image display surface side of the first lens to the lens surface on the observation surface side of the Fresnel lens arranged closest to the observation surface is L, and the focal length of the entire system is f. and when,
0.001 <L / f <0.080
The observation optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
５０．０°＜α＜７０．０°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１３に記載の観察装置。 When the maximum value of the observation half viewing angle at eye relief 10 mm is α (degrees),
50.0 ° <α <70.0 °
The observation apparatus according to claim 13, wherein the following conditional expression is satisfied.
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018106167A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | コピン コーポレーション | Video display device |
| WO2019163415A1 (en) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 株式会社ニコン | Ocular optical system and head-mounted display |
| WO2020021916A1 (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 株式会社ニコン | Ocular optical system and head mounted display |
| WO2020166390A1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | キヤノン株式会社 | Observation optical system and image display device provided therewith |
| JP2021517653A (en) * | 2018-04-12 | 2021-07-26 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司Ｂｏｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | VR lens structure and display device |
| JPWO2020045517A1 (en) * | 2018-08-28 | 2021-08-10 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Lens unit and image observation device |
| JPWO2020045518A1 (en) * | 2018-08-28 | 2021-08-26 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Eyepiece optical system and image observation device |
| JP2022514806A (en) * | 2019-11-26 | 2022-02-16 | 深▲ゼン▼納徳光学有限公司 | Wide viewing angle, high image quality eyepiece Optical system and equipment |
| CN114236167A (en) * | 2021-12-27 | 2022-03-25 | 西安工业大学 | Splicing type collimation light curtain light source device and splicing method thereof |
| JP7462115B2 (en) | 2021-11-30 | 2024-04-04 | ゴアテック・オプティカル・テクノロジー・カンパニー，リミテッド | Optical system and head-mounted display device |
-
2016
- 2016-05-25 JP JP2016104109A patent/JP2017211475A/en active Pending
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7157528B2 (en) | 2016-12-27 | 2022-10-20 | コピン コーポレーション | Video display device |
| JP2018106167A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | コピン コーポレーション | Video display device |
| WO2019163415A1 (en) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 株式会社ニコン | Ocular optical system and head-mounted display |
| CN111742251A (en) * | 2018-02-22 | 2020-10-02 | 株式会社尼康 | Eyepiece optical system and head-mounted display |
| JPWO2019163415A1 (en) * | 2018-02-22 | 2021-03-11 | 株式会社ニコン | Eyepiece optics and head-mounted display |
| CN111742251B (en) * | 2018-02-22 | 2022-05-13 | 株式会社尼康 | Eyepiece optical system and head-mounted display |
| JP7353282B2 (en) | 2018-04-12 | 2023-09-29 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司 | VR lens structure and display device |
| JP2021517653A (en) * | 2018-04-12 | 2021-07-26 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司Ｂｏｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | VR lens structure and display device |
| JP6996631B2 (en) | 2018-07-24 | 2022-01-17 | 株式会社ニコン | Eyepiece optics and head-mounted display |
| WO2020021916A1 (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 株式会社ニコン | Ocular optical system and head mounted display |
| JPWO2020021916A1 (en) * | 2018-07-24 | 2021-06-24 | 株式会社ニコン | Eyepiece optics and head-mounted display |
| JP7015928B2 (en) | 2018-08-28 | 2022-02-03 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Lens unit and image observation device |
| JPWO2020045518A1 (en) * | 2018-08-28 | 2021-08-26 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Eyepiece optical system and image observation device |
| US11874448B2 (en) | 2018-08-28 | 2024-01-16 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Lens system and image observation apparatus |
| JP7285263B2 (en) | 2018-08-28 | 2023-06-01 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Eyepiece optical system and image observation device |
| JPWO2020045517A1 (en) * | 2018-08-28 | 2021-08-10 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Lens unit and image observation device |
| JP7218202B2 (en) | 2019-02-14 | 2023-02-06 | キヤノン株式会社 | OBSERVATION OPTICAL SYSTEM AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME |
| JP2020134570A (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-31 | キヤノン株式会社 | Observation optical system and image display device having the same |
| WO2020166390A1 (en) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | キヤノン株式会社 | Observation optical system and image display device provided therewith |
| US12055703B2 (en) | 2019-02-14 | 2024-08-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Observation optical system and image display apparatus having the same |
| JP7194470B2 (en) | 2019-11-26 | 2022-12-22 | 深▲ゼン▼納徳光学有限公司 | Wide viewing angle and high image quality eyepiece optical system and equipment |
| JP2022514806A (en) * | 2019-11-26 | 2022-02-16 | 深▲ゼン▼納徳光学有限公司 | Wide viewing angle, high image quality eyepiece Optical system and equipment |
| JP7462115B2 (en) | 2021-11-30 | 2024-04-04 | ゴアテック・オプティカル・テクノロジー・カンパニー，リミテッド | Optical system and head-mounted display device |
| CN114236167A (en) * | 2021-12-27 | 2022-03-25 | 西安工业大学 | Splicing type collimation light curtain light source device and splicing method thereof |
| CN114236167B (en) * | 2021-12-27 | 2023-10-03 | 西安工业大学 | Spliced quasi-collimation light curtain light source device and splicing method thereof |
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